陶瓷基板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种陶瓷基板。该陶瓷基板(10)包括：陶瓷基材(20)；导电籽晶层(30)，所述导电籽晶层(30)包括位于所述陶瓷基材(20)的表面(22)下方的离子注入层(32)、以及附着于所述离子注入层(32)上的等离子体沉积层(34)；以及金属加厚层(40)，所述金属加厚层(40)形成于所述导电籽晶层(30)上方。
【专利说明】
陶瓷基板
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种陶瓷基板，尤其是以陶瓷板作为基材且在该基材的单面或双面上覆有导体层的基板。
【背景技术】
[0002]陶瓷基板具有高耐热、高电绝缘性、高机械强度、低介电常数、低介质损耗、以及与硅芯片相近的热膨胀系数等特点，是当今电子领域功率模块封装、连接芯片与散热衬底的关键材料，广泛地应用于各类电气设备及电子产品例如高频基板、导热基板的制作等。其中，表面覆有铜层的陶瓷基覆铜板是最常用的一种陶瓷基板。目前，陶瓷基覆铜板的制造方法主要包括直接键合铜技术(DBC)和直接镀铜技术(DPC)这两种。
[0003]直接键合铜技术(DBC)是在Al2O3或AlN陶瓷基材的单面或双面覆上Cu板之后，再经由高温1065-1085°C的环境加热，使Cu板的表面因高温氧化、扩散而与Al2O3基板产生Cu-Cu2O共晶相，从而使铜板与陶瓷基材粘合而形成陶瓷基覆铜板。直接键合铜技术对工艺温度的控制要求十分严苛，必须在极其稳定的1065-1085Γ温度范围下才能使铜层表面熔解为共晶相而实现与陶瓷基材的紧密结合，其制造成本高且不易解决Al2O3与Cu板之间存在的微气孔或孔洞等问题，使得产品的产能和成品率受到很大影响。受到现有工艺水平的限制，Cu板的厚度下限约为150-300um，使得金属线路的解析度上限亦仅为约150-300um(以深宽比1:1为标准)。若要制作细线路，则必须采用特殊的处理方式将铜板的厚度减薄，但这又会造成表面平整度不佳和成本增加等问题，使得所得的陶瓷基覆铜板不适于要求高线路精准度和高平整度的共晶/覆晶工艺。
[0004]直接镀铜技术(DPC)是将真空镀膜与电镀技术结合在一起的覆铜板制造技术，即，先利用真空镀膜技术在Al2O3或AlN陶瓷基材上沉积一层铜膜，再通过电镀技术进行铜膜的增厚。DPC的工艺温度一般低于400°C，避免了高温对材料造成的破坏或尺寸变异现象。所得的陶瓷基覆铜板具有高散热、高可靠度、高精准度及制造成本低等优点，而且金属线路解析度的上限约为10-50um(以深宽比1:1为标准，甚至可更细)且表面平整度高，因而非常适合于要求高线路精准度和高平整度的覆晶/共晶工艺。
[0005]在现有技术中，一般采用溅镀法来制备DPC陶瓷基覆铜板。即，首先通过磁控溅射，在陶瓷基材的表面上溅射一层金属作为打底层(亦可称为导电籽晶层)，之后在该打底层上进行电镀以加厚铜层，从而制得成品的陶瓷基覆铜板。图1中示出了通过溅镀法制得的陶瓷基覆铜板的剖面示意图，其中，陶瓷基覆铜板10包括陶瓷基材20、位于陶瓷基材的表面22上方的导电籽晶层30、以及位于该导电籽晶层30上方的Cu镀层42。但是，在溅镀法中，溅射出来的金属原子的能量通常仅为大约Ι-lOeV，因而金属原子与陶瓷基材表面的结合并不牢固，导致所得铜层的剥离强度较低。而且，通过溅镀法得到的铜层存在着针孔等问题，影响了它的推广应用。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，提供导体层厚度极薄且在导体层与陶瓷基材之间具有较高结合力的陶瓷基板。
[0007]根据本实用新型的一方面，提出了一种陶瓷基板，其包括:陶瓷基材;导电籽晶层，该导电籽晶层包括位于陶瓷基材的表面下方的离子注入层、以及附着于离子注入层上的等离子体沉积层；以及金属加厚层，该金属加厚层形成于导电籽晶层的上方。
[0008]优选地，陶瓷基材具有0.1-1Omm的厚度，并且包括氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、二氧化钛陶瓷、氧化锆陶瓷、钛酸钙陶瓷、钛酸钡陶瓷、钛酸锶、钛酸铅、莫来石陶瓷、滑石瓷和玻璃陶瓷以及它们的改性陶瓷中的一种或多种。
[0009]优选地，离子注入层为注入的金属粒子与陶瓷基材形成的掺杂结构，其外表面与陶瓷基材的表面平齐，而内表面位于陶瓷基材的表面下方1-1OOnm深度处。
[0010]优选地，注入的金属粒子包括11、0、祖、(:11)8^11、￥、2广10、恥以及它们之间的合金中的一种或多种。
[0011]优选地，等离子体沉积层的成分包括T1、Cr、N1、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb以及它们之间的合金中的一种或多种。
[0012]优选地，等离子体沉积层包括与离子注入层相连的金属沉积层和位于金属沉积层的上方的Cu沉积层。
[0013]优选地，金属沉积层是厚度为0-500nm的Ni层，Cu沉积层的厚度为0-500nmo
[0014]优选地，等离子体沉积层包括与离子注入层相连且厚度为0-500nm的金属氧化物沉积层、位于金属氧化物沉积层的上方且厚度为0-500nm的金属沉积层、以及位于金属沉积层的上方且厚度为0_500nm的Cu沉积层。
[0015]优选地，金属氧化物沉积层是N1层，金属沉积层是Ni或N1-Cu合金层。
[0016]优选地，金属加厚层是通过电镀形成于导电籽晶层的上方的Cu层，其具有0.5_25μm的厚度。
[0017]在一个示例中，陶瓷基材是氧化铝陶瓷;离子注入层为位于陶瓷基材的表面下方O-1OOnm深度的由Ni与氧化铝陶瓷基材形成的掺杂层;等离子体沉积层包括位于离子注入层上方的第一沉积层和位于第一沉积层上方的第二沉积层，其中，第一沉积层是厚度为50nm的Ni层，第二沉积层是厚度为50nm的Cu层;并且，金属加厚层是厚度为2μηι的Cu层。
[0018]在另一示例中，陶瓷基材是氮化铝陶瓷;离子注入层为位于陶瓷基材的表面下方O-SOnm深度的由N1、Cu与氮化铝陶瓷基材形成的掺杂层;等离子体沉积层包括位于离子注入层上方的第一沉积层和位于第一沉积层上方的第二沉积层，其中，第一沉积层是厚度为30nm的N1-Cu合金层，第二沉积层是厚度为10nm的Cu层;并且，金属加厚层是厚度为5μηι的Cu层ο
[0019]在另一示例中，陶瓷基材是碳化硅陶瓷；离子注入层为位于基材的表面下方0-40nm深度的由Ni与碳化硅陶瓷基材形成的掺杂层;等离子体沉积层包括位于离子注入层上方的第一沉积层、位于第一沉积层上方的第二沉积层、以及位于第二沉积层上方的第三沉积层，其中，第一沉积层是厚度为15nm的N1层，第二沉积层是厚度为30nm的Ni层，第三沉积层是厚度为400nm的Cu层;并且，金属加厚层是厚度为Ιμπι的Cu层。
[0020]在另一示例中，陶瓷基材是氧化铍陶瓷;离子注入层包括位于陶瓷基材的表面下方20-60nm深度的由Ni与氧化铍陶瓷基材形成的掺杂层、以及位于陶瓷基材的表面下方O-20nm深度的由Cu与氧化铍陶瓷基材形成的掺杂层;等离子体沉积层包括位于离子注入层上方的第一沉积层、位于第一沉积层上方的第二沉积层、以及位于第二沉积层上方的第三沉积层，其中，第一沉积层是厚度为1nm的N1层，第二沉积层是厚度为30nm的N1-Cu合金层，第三沉积层是厚度为150nm的Cu层;并且，金属加厚层是厚度为8μπι的Cu层。
[0021]在另一示例中，陶瓷基材是钛酸钡陶瓷;离子注入层为位于陶瓷基材的表面下方0_5nm深度的由Cr与钛酸钡陶瓷基材形成的掺杂层;等离子体沉积层包括位于离子注入层上方的第一沉积层和位于第一沉积层上方的第二沉积层，其中，第一沉积层是厚度为25nm的Ni层，第二沉积层是厚度为300nm的Cu层;并且，金属加厚层是厚度为6μηι的Cu层。
[0022]在另一示例中，陶瓷基材是氮化硼陶瓷;离子注入层为位于陶瓷基材的表面下方0-20nm深度的由N1、Cr与氮化硼陶瓷基材形成的掺杂层;等离子体沉积层包括位于离子注入层上方的第一沉积层和位于第一沉积层上方的第二沉积层，其中，第一沉积层是厚度为1nm的Ni层，第二沉积层是厚度为300nm的Cu层;并且，金属加厚层是厚度为9μηι的Cu层。
[0023]在又一示例中，陶瓷基材是氧化锆陶瓷;离子注入层为位于陶瓷基材的表面下方O-1Onm深度的由Ni与氧化锆陶瓷基材形成的掺杂层;等离子体沉积层包括位于离子注入层上方的第一沉积层和位于第一沉积层上方的第二沉积层，其中，第一沉积层是厚度为40nm的N1-Cu合金层，第二沉积层是厚度为250nm的Cu层;并且，金属加厚层是厚度为3μηι的Cu层。
[0024]依照本实用新型的陶瓷基板，由于导电籽晶层中的离子注入层嵌入基材内部一定深度，而不是像磁控溅射法那样完全位于基材表面上，并且注入的导电材料粒子与基材分子之间形成掺杂结构，相当于在基材表面下方打下了数量众多的基粧，而且随后形成的等离子体沉积层与离子注入层相连，因此，最终制得的导电籽晶层及金属加厚层与基材之间具有较高的剥离强度。此外，由于离子注入层和等离子体沉积层中的导电材料粒子的尺寸均为纳米级，因而注入和沉积的材料粒子的密度较为均匀，粒子入射基材表面的角度可控且入射方向基本一致，导致导电籽晶层和基材的接合面均匀平整，金属加厚层的表面不易出现针孔现象。另外，通过调整电镀过程中的电流、电压、时间等，可以容易地调整金属加厚层的厚度，使其薄至0.5μηι。
【附图说明】
[0025]在参照附图阅读以下的详细描述后，本领域技术人员将更容易理解本实用新型的这些及其他的特征、方面和优点。为了清楚起见，附图不一定按比例绘制，而是其中有些部分可能被夸大以示出具体细节。在所有附图中，相同的参考标号表示相同或相似的部分，其中:
[0026]图1表示现有技术中通过溅镀法制得的陶瓷基覆铜板的剖面示意图；
[0027]图2表示根据本实用新型的一个实施方式的陶瓷基板的剖面示意图；
[0028]图3表示根据本实用新型的另一个实施方式的陶瓷基板的剖面示意图；以及
[0029]图4表示根据本实用新型的又一个实施方式的陶瓷基板的剖面示意图。
[0030]参考标号:
[0031]10陶瓷基板
[0032]20陶瓷基材
[0033]22陶瓷基材的表面
[0034]30导电籽晶层
[0035]32离子注入层
[0036]34等离子体沉积层
[0037]36金属氧化物沉积层
[0038]37金属沉积层
[0039]38Cu 沉积层
[0040]40金属加厚层
[0041]42Cu 镀层。
【具体实施方式】
[0042]以下，参照附图，详细地描述本实用新型的实施方式。本领域技术人员应当容易理解，这些描述仅仅列举了本实用新型的示例性实施例，而决不意图限制本实用新型的保护范围。此外，为了便于描述各材料层之间的位置关系，在本文中使用了空间相对用语，例如“上方”和“下方”，其中“上方”和“下方”是相对于基材表面而言的。如果A层材料与B层材料相比位于基材表面的更外侧，则认为A层材料位于B层材料的上方，反之亦然。
[0043]图2表示根据本实用新型的一个实施方式的陶瓷基板的剖面示意图。如图2所示，该实施方式的陶瓷基板10包括陶瓷基材20、导电籽晶层30、以及金属加厚层40，其中，导电籽晶层30又包括位于陶瓷基材的表面22下方的离子注入层32、以及附着于该离子注入层32上的等离子体沉积层34，而金属加厚层40则形成于导电籽晶层30的上方。
[0044]图2所示的陶瓷基板可通过以下工艺步骤来形成:对陶瓷基材进行前处理(步骤SI);对前处理后的陶瓷基材相继地实施离子注入和等离子体沉积，以形成位于基材的表面下方的离子注入层、以及附着于该离子注入层上方的等离子体沉积层，该离子注入层和等离子体沉积层一起组成导电籽晶层(步骤S2);在导电籽晶层上方形成金属加厚层(步骤S3);以及对所得的陶瓷基板进行后处理(步骤S4)。
[0045]作为陶瓷基材的示例，可以使用氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、二氧化钛陶瓷、氧化锆陶瓷、钛酸钙陶瓷、钛酸钡陶瓷、钛酸锶、钛酸铅、莫来石陶瓷、滑石瓷和玻璃陶瓷以及它们的改性陶瓷中的一种或多种。其中，优选地采用厚度为0.1-1Omm的陶瓷板作为基材。
[0046]在步骤SI中，可以采用表面清洁处理、表面沉积处理或表面脱水处理等方式来进行前处理。表面清洁处理即为通过擦拭或超声波清洗等来去除基材的表面上附着的脏污。表面沉积处理就是在基材的表面上覆上一层沉积物，以填平表面上的孔或改善表面的物理性质。表面脱水处理即为去除基材表面分子中的水分。这些前处理方式均有利于后续的离子注入、沉积、电镀等工艺的进行。
[0047]在步骤S2中，离子注入层的形成可通过以下方法来实现:使用导电材料作为靶材，在真空环境下，通过电弧作用使靶材中的导电材料电离而产生离子;然后在高电压的电场下使该离子加速而获得很高的能量(例如为5-lOOkeV);高能的导电材料离子接着以很高的速度直接撞击陶瓷基材的表面，并且注入到基材的表面下方一定的深度范围内(例如1-1OOnm);在所注入的导电材料离子与基材分子之间形成了化学键或填隙结构，从而形成掺杂结构。由此得到的离子注入层的外表面与陶瓷基材的表面相齐平，而其内表面则深入到陶瓷基材的内部。通过控制离子注入过程中的相关参数，例如注入电流、电压、注入剂量等，可以调整离子注入层深入到基材内部的深度。在一个优选的注入过程中，离子注入的工艺温度为常温至1000°c，注入离子的能量为5-500keV，并且注入的剂量为1.0 X 112至1.0 X10181ns/cm2(更优选地，注入剂量为I.0 X 115至5.0 X 10161ns/cm2)，从而使离子注入层的内表面位于陶瓷基材的表面下方5-50nm深度处。此外，可以使用与陶瓷基材结合力强的金属或合金来进行离子注入，例如可采用打、0、附、(:11)8^11、￥、2^10、他以及它们之间的合金(例如附0、110、￥0、(:110、]\10￥、祖0￥、11附0恥)中的一种或多种作为离子注入过程中的靶材。在离子注入后，注入的金属粒子与陶瓷形成掺杂结构，即离子注入层。而且，离子注入层可以包括一层或多层掺杂结构，优选地，注入的金属粒子包括Ni。
[0048]等离子体沉积也可采用与离子注入类似的方式来进行，但是施加较低的电压而使导电材料的离子获得较低的能量。例如，可通过真空阴极弧沉积方式，采用氩气或氧气作为工作气体，在0.01-10Pa(优选地0.1-0.2Pa)的真空度下进行等离子体沉积。所得的等离子体沉积层附着于离子注入层的上方并与该离子注入层相连。通过控制等离子体沉积过程中的各种相关参数(例如沉积电流、电压、沉积剂量等)，可以容易地调整等离子体沉积层的厚度，例如可调整到l-100nm。此外，等离子体沉积层中的导电材料可与离子注入层中的材料相同或不同，也可以包括打、0、祖、(:11^8^11、￥、2广10、恥以及它们之间的合金(例如附0、TiCr、VCr、CuCr、MoV、NiCrV、TiNiCrNb)中的一种或多种。而且，等离子体沉积层也可以包括一层或多层，例如可根据产品的实际需求而采用两种膜系:图3所示的金属沉积层/Cu沉积层和图4所示的金属氧化物沉积层/金属沉积层/Cu沉积层。
[0049]图3中示出了根据本实用新型的另一个实施方式的陶瓷基板的剖面示意图。与图2所示的陶瓷基板相比，该实施方式的陶瓷基板10中的等离子体沉积层34包括直接位于离子注入层32的上方且与该离子注入层32相连的金属沉积层37、以及位于该金属沉积层37上方的Cu沉积层38。优选地，金属沉积层是厚度为0-500nm的Ni层，而Cu沉积层的厚度为0-500nm。图4中示出了根据本实用新型的又一个实施方式的陶瓷基板的剖面示意图。与图2和图3所示的陶瓷基板相比，该实施方式的陶瓷基板10中的等离子体沉积层34包括直接位于离子注入层32的上方且与该离子注入层32相连的金属氧化物沉积层36、位于该金属氧化物沉积层36上方的金属沉积层37、以及位于该金属沉积层37上方的Cu沉积层38，这三个沉积层均可通过工艺温度为常温至100tC的真空镀膜工艺来制备。其中，金属氧化物沉积层的厚度为0-500nm，优选为10-50nm;金属沉积层的厚度为0-500nm，优选为50-100nm;铜沉积层的厚度为0-500nm，优选为100-500nm。作为其优选实施方式，在形成金属氧化物沉积层时可选用N1作为革E材，而在形成对应的金属沉积层时可选用Ni或N1-Cu合金(其中，Ni与Cu的摩尔比为7:3)作为靶材。
[0050]接着，在步骤S3中(S卩，在形成了导电籽晶层之后)，可以采用电镀、化学镀、真空蒸发镀、溅射等方法中的一种或多种来在导电籽晶层的上方形成金属加厚层，以获得具有期望的厚度和导电率的导电层。电镀法是优选的，因为电镀速度快、成本低、而且可电镀的材料范围非常广泛，可用于(^11、附、511、48以及它们的合金，等等。金属加厚层可具有0.1-10(^1]1的厚度，并且可由Al、Mn、Fe、T1、Cr、Co、N1、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb以及它们之间的合金中的一种或多种组成。在本实施方式中，金属加厚层优选地是通过电镀形成于导电籽晶层上方的Cu层，该Cu加厚层的厚度为0.5-25μπι，并且可通过控制电镀过程中的各种相关参数(例如电镀电流、电压、时间等)而容易地进行调整。
[0051 ] 最后，在步骤S4中，可以对制得的陶瓷基板进行后处理。后处理可以包括退火处理，以消除存在于陶瓷基板中的应力从而防止基材或其上面的导体层断裂。后处理还可以包括表面钝化处理，以防止陶瓷基板中的导体层容易被氧化。当然，步骤S4并非必需的，也可以根据实际需要而取消该步骤S4。
[0052]在采用上述方法制得的陶瓷基板中，由于导电籽晶层中的离子注入层嵌入基材内部一定深度，而不是像磁控溅射法那样完全位于基材表面上，并且注入的导电材料粒子与基材分子之间形成掺杂结构，相当于在基材表面下方打下了数量众多的基粧，而且随后形成的等离子体沉积层与离子注入层相连，因此，最终制得的导电籽晶层及金属加厚层与基材之间具有较高的剥离强度(例如，8-10N/mm)。此外，由于离子注入层和等离子体沉积层中的导电材料粒子的尺寸均为纳米级，因而注入和沉积的材料粒子的密度较为均匀，粒子入射基材表面的角度可控且入射方向基本一致，导致导电籽晶层和基材的接合面均匀平整，金属加厚层的表面不易出现针孔现象。另外，通过调整电镀过程中的电流、电压、时间等，可以容易地调整金属加厚层(例如Cu层)的厚度，使其薄至0.5μπι。
[0053]上文概括地描述了本实用新型的陶瓷基板及其制造方法。下面，为了增进对于本实用新型的了解，将举例示出陶瓷基板的若干个实施例。
[0054](实施例1)
[0055]选用氧化铝陶瓷板作为陶瓷基材。在离子注入期间选用Ni靶材，将Ni注入到氧化铝陶瓷板的表面下方O-1OOnm深度范围内，形成由Ni与氧化铝陶瓷形成的掺杂结构，即离子注入层。接着，在等离子体沉积期间相继地使用Ni靶材和Cu靶材，在离子注入层的上方形成包括第一沉积层和第二沉积层的等离子体沉积层，其中，第一沉积层直接位于离子注入层的上方且与该离子注入层相连，而第二沉积层位于第一沉积层的上方。第一沉积层是厚度为50nm的Ni层，而第二沉积层是厚度为50nm的Cu层。另外，在等离子体沉积层的上方形成的金属加厚层是厚度为2μηι的Cu层。
[0056](实施例2)
[0057]选用氮化铝陶瓷板作为陶瓷基材。在离子注入期间选用N1-Cu合金靶材(其中，Ni与Cu的摩尔比为6:4)，同时将Ni和Cu注入到氮化铝陶瓷板的表面下方O-SOnm深度范围内，形成由N1、Cu与氮化铝陶瓷组成的掺杂结构，即离子注入层。接着，在等离子体沉积期间相继地使用N1-Cu合金靶材和Cu靶材，在离子注入层的上方形成包括第一沉积层和第二沉积层的等离子体沉积层，其中，第一沉积层直接位于离子注入层的上方且与该离子注入层相连，而第二沉积层位于第一沉积层的上方。第一沉积层是厚度为30nm的N1-Cu合金层，而第二沉积层是厚度为10nm的Cu层。另外，在等离子体沉积层的上方形成的金属加厚层是厚度为5μηι的Cu层。
[0058](实施例3)
[0059]选用碳化硅陶瓷板作为陶瓷基材。在离子注入期间选用Ni靶材，将Ni注入到碳化硅陶瓷板的表面下方0-40nm深度范围内，形成由Ni与碳化硅陶瓷组成的掺杂结构，即离子注入层。接着，在等离子体沉积期间相继地使用N1靶材、Ni靶材和Cu靶材，在离子注入层的上方形成包括第一沉积层、第二沉积层和第三沉积层的等离子体沉积层，其中，第一沉积层直接位于离子注入层的上方且与该离子注入层相连，第二沉积层位于第一沉积层的上方，而第三沉积层则位于第二沉积层的上方。第一沉积层是厚度为15nm的N1层，第二沉积层是厚度为30nm的Ni层，而第三沉积层是厚度为400nm的Cu层。另外，在等离子体沉积层的上方形成的金属加厚层是厚度为Iwn的Cu层。
[0060](实施例4)
[0061]选用氧化铍陶瓷板作为陶瓷基材。在离子注入期间相继地采用Ni靶材和Cu靶材，将Ni和Cu先后注入到氧化铍陶瓷的表面下方，形成由Ni与氧化铍陶瓷组成的掺杂结构层以及由Cu与氧化铍陶瓷组成的掺杂结构层，二者共同组成离子注入层。其中，由Ni与氧化铍陶瓷形成的掺杂结构层位于氧化铍陶瓷基材的表面下方20-60nm深度，由Cu与氧化铍陶瓷形成的掺杂结构层位于所述氧化铍陶瓷基材的表面下方0_20nm深度。接着，在等离子体沉积期间相继地使用N1靶材、N1-Cu合金靶材和Cu靶材，在离子注入层的上方形成包括第一沉积层、第二沉积层和第三沉积层的等离子体沉积层，其中，第一沉积层直接位于离子注入层的上方且与该离子注入层相连，第二沉积层位于第一沉积层的上方，而第三沉积层则位于第二沉积层的上方。第一沉积层是厚度为1nm的N1层，第二沉积层是厚度为30nm的N1-Cu合金层，而第三沉积层是厚度为150nm的Cu层。另外，在等离子体沉积层的上方形成的金属加厚层是厚度为8μηι的Cu层。
[0062](实施例5)
[0063]选用钛酸钡陶瓷板作为陶瓷基材。在离子注入期间选用Cr靶材，将Cr注入到钛酸钡陶瓷的表面下方0-5nm深度范围内，形成由Cr与钛酸钡陶瓷组成的掺杂结构，即离子注入层。接着，在等离子体沉积期间相继地使用Ni靶材和Cu靶材，在离子注入层的上方形成包括第一沉积层和第二沉积层的等离子体沉积层，其中，第一沉积层直接位于离子注入层的上方且与该离子注入层相连，而第二沉积层位于第一沉积层的上方。第一沉积层是厚度为25nm的Ni层，而第二沉积层是厚度为300nm的Cu层。另外，在等离子体沉积层的上方形成的金属加厚层是厚度为6μηι的Cu层。
[0064](实施例6)
[0065]选用氮化硼陶瓷作为陶瓷基材。在离子注入期间选用N1-Cr合金靶材(其中，Ni与Cr的摩尔比为9:1)，同时将Ni和Cr注入到氮化硼陶瓷板的表面下方0-20nm深度范围内，形成由N1、Cr与氮化硼陶瓷组成的掺杂结构，即离子注入层。接着，在等离子体沉积期间相继地使用Ni靶材和Cu靶材，在离子注入层的上方形成包括第一沉积层和第二沉积层的等离子体沉积层，其中，第一沉积层直接位于离子注入层的上方且与该离子注入层相连，而第二沉积层位于第一沉积层的上方。第一沉积层是厚度为1nm的Ni层，而第二沉积层是厚度为300nm的Cu层。另外，在等离子体沉积层的上方形成的金属加厚层是厚度为9μηι的Cu层。
[0066](实施例7)
[0067]选用氧化锆陶瓷板作为陶瓷基材。在离子注入期间选用Ni靶材，将Ni注入到氧化锆陶瓷板的表面下方O-1Onm深度范围内，形成由Ni与氧化锆陶瓷组成的掺杂结构，即离子注入层。接着，在等离子体沉积期间相继地使用N1-Cu合金靶材和Cu靶材，在离子注入层的上方形成包括第一沉积层和第二沉积层的等离子体沉积层，其中，第一沉积层直接位于离子注入层的上方且与该离子注入层相连，而第二沉积层位于第一沉积层的上方。第一沉积层是厚度为40nm的N1-Cu合金层，而第二沉积层是厚度为250nm的Cu层。另外，在等离子体沉积层的上方形成的金属加厚层是厚度为3μηι的Cu层。
[0068]上文描述的内容仅仅提及了本实用新型的较佳实施例。然而，本实用新型并不受限于文中所述的特定实施例。本领域技术人员将容易想到，在不脱离本实用新型的要旨的范围内，可以对这些实施例进行各种显而易见的修改、调整及替换，以使其适合于特定的情形。实际上，本实用新型的保护范围是由权利要求限定的，并且可包括本领域技术人员可预想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言无差异的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言有非显著性差异的等同结构要素，那么它们将会落在权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种陶瓷基板，包括: 陶瓷基材； 导电籽晶层，所述导电籽晶层包括位于所述陶瓷基材的表面下方的离子注入层、以及附着于所述离子注入层上的等离子体沉积层；以及 金属加厚层，所述金属加厚层形成于所述导电籽晶层的上方。2.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷基材具有0.1-1Omm的厚度，并且包括氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、二氧化钛陶瓷、氧化锆陶瓷、钛酸钙陶瓷、钛酸钡陶瓷、钛酸锶、钛酸铅、莫来石陶瓷、滑石瓷和玻璃陶瓷以及它们的改性陶瓷中的一种。3.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，所述离子注入层为注入的金属粒子与所述陶瓷基材形成的掺杂结构，其外表面与所述陶瓷基材的表面平齐，而内表面位于所述陶瓷基材的表面下方1-1OOnm深度处。4.根据权利要求3所述的陶瓷基板，其特征在于，所述注入的金属粒子包括T1、Cr、N1、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb以及它们之间的合金中的一种。5.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，所述等离子体沉积层的成分包括T1、Cr、N1、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb以及它们之间的合金中的一种。6.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，所述等离子体沉积层包括与所述离子注入层相连的金属沉积层和位于所述金属沉积层的上方的Cu沉积层。7.根据权利要求6所述的陶瓷基板，其特征在于，所述金属沉积层是厚度为0-500nm的Ni层，所述Cu沉积层的厚度为0-500nmo8.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，所述等离子体沉积层包括与所述离子注入层相连且厚度为0-500nm的金属氧化物沉积层、位于所述金属氧化物沉积层的上方且厚度为0_500nm的金属沉积层、以及位于所述金属沉积层的上方且厚度为0-500nm的Cu沉积层。9.根据权利要求8所述的陶瓷基板，其特征在于，所述金属氧化物沉积层是N1层，所述金属沉积层是Ni或N1-Cu合金层。10.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，所述金属加厚层是通过电镀形成于所述导电籽晶层的上方的Cu层，其具有0.5-25μπι的厚度。11.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于: 所述陶瓷基材是氧化铝陶瓷； 所述离子注入层为位于所述陶瓷基材的表面下方O-1OOnm深度的由Ni与氧化铝陶瓷基材形成的掺杂层； 所述等离子体沉积层包括位于所述离子注入层上方的第一沉积层和位于所述第一沉积层上方的第二沉积层，其中，所述第一沉积层是厚度为50nm的Ni层，所述第二沉积层是厚度为50nm的Cu层；并且 所述金属加厚层是厚度为2μηι的Cu层。12.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于: 所述陶瓷基材是氮化铝陶瓷； 所述离子注入层为位于所述陶瓷基材的表面下方O-SOnm深度的由N1、Cu与氮化铝陶瓷基材形成的掺杂层； 所述等离子体沉积层包括位于所述离子注入层上方的第一沉积层和位于所述第一沉积层上方的第二沉积层，其中，所述第一沉积层是厚度为30nm的N1-Cu合金层，所述第二沉积层是厚度为I OOnm的Cu层;并且 所述金属加厚层是厚度为5μηι的Cu层。13.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于: 所述陶瓷基材是碳化硅陶瓷； 所述离子注入层为位于所述基材的表面下方0_40nm深度的由Ni与碳化硅陶瓷基材形成的掺杂层； 所述等离子体沉积层包括位于所述离子注入层上方的第一沉积层、位于所述第一沉积层上方的第二沉积层、以及位于所述第二沉积层上方的第三沉积层，其中，所述第一沉积层是厚度为15nm的N1层，所述第二沉积层是厚度为30nm的Ni层，所述第三沉积层是厚度为400nm的Cu层；并且 所述金属加厚层是厚度为Iym的Cu层。14.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于: 所述陶瓷基材是氧化铍陶瓷； 所述离子注入层包括位于所述陶瓷基材的表面下方20-60nm深度的由Ni与氧化铍陶瓷基材形成的掺杂层、以及位于所述陶瓷基材的表面下方0_20nm深度的由Cu与氧化铍陶瓷基材形成的掺杂层； 所述等离子体沉积层包括位于所述离子注入层上方的第一沉积层、位于所述第一沉积层上方的第二沉积层、以及位于所述第二沉积层上方的第三沉积层，其中，所述第一沉积层是厚度为1nm的N1层，所述第二沉积层是厚度为30nm的N1-Cu合金层，所述第三沉积层是厚度为150nm的Cu层;并且 所述金属加厚层是厚度为8μηι的Cu层。15.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于: 所述陶瓷基材是钛酸钡陶瓷； 所述离子注入层为位于所述陶瓷基材的表面下方0_5nm深度的由Cr与钛酸钡陶瓷基材形成的掺杂层； 所述等离子体沉积层包括位于所述离子注入层上方的第一沉积层和位于所述第一沉积层上方的第二沉积层，其中，所述第一沉积层是厚度为25nm的Ni层，所述第二沉积层是厚度为300nm的Cu层；并且 所述金属加厚层是厚度为6μηι的Cu层。16.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于: 所述陶瓷基材是氮化硼陶瓷； 所述离子注入层为位于所述陶瓷基材的表面下方0_20nm深度的由N1、Cr与氮化硼陶瓷基材形成的掺杂层； 所述等离子体沉积层包括位于所述离子注入层上方的第一沉积层和位于所述第一沉积层上方的第二沉积层，其中，所述第一沉积层是厚度为1nm的Ni层，所述第二沉积层是厚度为300nm的Cu层；并且 所述金属加厚层是厚度为9μηι的Cu层。17.根据权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于: 所述陶瓷基材是氧化锆陶瓷； 所述离子注入层为位于所述陶瓷基材的表面下方O-1Onm深度的由Ni与氧化锆陶瓷基材形成的掺杂层； 所述等离子体沉积层包括位于所述离子注入层上方的第一沉积层和位于所述第一沉积层上方的第二沉积层，其中，所述第一沉积层是厚度为40nm的N1-Cu合金层，所述第二沉积层是厚度为250nm的Cu层;并且 所述金属加厚层是厚度为3μηι的Cu层。
【文档编号】H01L23/15GK205595320SQ201521123324
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】宋红林, 程文则, 卓玉玲, 王志建
【申请人】武汉光谷创元电子有限公司